한국연구재단은 한국과학기술연구원 최낙원 박사와 고려대 최정규 교수 공동연구팀이 하이드로젤을 기반으로 여러 종류의 유전자를 동시에 증폭함으로써 알츠하이머와 같은 질환을 손쉽게 검출할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다.

*하이드로젤은 통상적으로 수분 함량이 90%인 친수성 고분자로서 뛰어난 생체친화성 때문에 인공 장기, 약물 전달 캐리어 등으로 사용된다.

실시간 핵산 증폭(qPCR)은 극소량의 유전물질을 증폭시켜 질환과 관련된 유전자의 유무를 판단하는 방법으로 암, 알츠하이머와 같은 유전질환의 진단과 예후 모니터링에 널리 사용되고 있지만 기존의 용액 기반 qPCR은 단일 샘플로부터 3~4개의 유전자만 동시에 검출할 수 있도록 제한되고, 프라이머를 대단히 정교하게 디자인하더라도 비특이적 증폭이 일어날 수 있는 한계가 있다.

연구팀은 하이드로젤 안에서 qPCR 반응이 진행됨으로써 복잡한 프라이머 디자인 없이도 여러 종류의 마이크로RNA를 특이적으로 검출해냈다.

연구팀은 제조 과정에서의 경제적인 장점으로 인해 qPCR 기기에 상용화된 플라스틱 칩 안에 여러 개의 하이드로젤 기둥을 자외선을 수차례 쪼여서 고정시켰다.

이 때 하이드로젤 안에는 특정 마이크로RNA를 증폭하기 위한 프라이머가 고정되어 있다.

하이드로젤 기둥의 수만큼, 최대 27개의 유전자를 동시에 검출할 수 있어서 기존에 비해 동시 다중 검출의 효율성이 대폭 강화되었다.

또한 하이드로젤 기둥끼리 물리적으로 떨어져 있으므로 프라이머 간의 상호 간섭이 제어되었고, 이로써 기존 qPCR의 난제였던 비특이적 증폭이 거의 없었다.

이번 연구에서 개발한 기술의 검증 모델로서 인간 혈장(plasma) 안에서 알츠하이머 병과 관련된 여러 가지 마이크로RNA의 합성 타겟들을 특이적으로 검출할 수 있음을 보여주었다.

최낙원 박사는 “이 연구는 하이드로젤을 이용하여 여러 유전자를 동시에 정밀하게 검출해 내는 최적의 기술을 개발한 것”이라며, “알츠하이머뿐만 아니라 다양한 유전질환의 진단에 적용될 수 있을 것으로 기대된다”고 설명했다.

이 연구는 국제학술지 바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스(Biosensors & Bioelectronics) 10월 19일에 게재되었다.(논문명 : Hydrogel micropost-based qPCR for multiplex detection of miRNAs associated with Alzheimer’s disease)